Durante a fase de desenvolvimento de uma aplicação, é comum engenheiros/projetistas se depararem com a necessidade do uso de um CLP (Controlador Lógico Programável), ou do inglês PLC (Programmable Logic Controller), para controlar determinados processos, como por exemplo: o volume de um produto, a presença de caixas em uma linha de produção, o posicionamento de uma esteira, entre outros. Para que o CLP consiga monitorar e gerenciar todos estes processos, ele precisa obter estes valores, ou seja, existe a necessidade de transformar grandezas físicas em grandezas elétricas proporcionais, função esta, executada pelos chamados sensores (indutivos, ultrassônicos, óticos, capacitivos, etc).
Porém, mesmo assim apenas o CLP e os sensores não são suficientes para efetuar estas leituras, existe ainda um intermediário conhecido como módulo de entrada e saída, ou do inglês I/O modules, estes módulos são responsáveis por receber os valores enviados pelos sensores e transmiti-los para a unidade de processamento central (UCP), ou do inglês CPU (Central Processing Unit), do CLP.
Neste artigo, falaremos um pouco sobre os principais tipos de módulos de entrada e saída existentes, de acordo com o tipo de sinal empregado.
Módulos de entrada e saída
Existem basicamente três tipos principais de módulos de entrada e saída no mercado, de acordo com o tipo de sinal, são eles:
- Módulo de entrada e saída discretas (digitais);
- Módulo de entrada e saída analógicas;
- Módulos de função.
É importante conhecer a diferença entre cada uma delas na hora de especificar módulos, cabeamento e até mesmo os sensores que serão utilizados no sistema.
Sinais discretos (digitais)
É o tipo de sinal de entrada/saída mais tradicional, possui por característica permitir o uso de apenas dois tipos de estados, como por exemplo, ligado/desligado, aberto/fechado e presente/ausente.
Além disso, as entradas/saídas baseadas em transistores podem ser classificadas como consumidoras (Sink) ou fornecedoras (Source) e são utilizadas para pequenas cargas em corrente contínua (CC ou DC) e que necessitem serem chaveadas com certa frequência. Para cargas maiores, existem também módulos com saída a relê, porém geralmente possuem uma vida útil de chaveamento menor, devido ao desgaste mecânico.
Tipos de dispositivos de entrada digital:
- Chaves seletoras;
- Sensores indutivos;
- Sensores capacitivos;
- Chaves de nível;
- Contatos de relés;
- Chaves de fim de curso;
- Chaves de proximidade.
Tipos de dispositivos de saída digital:
- Buzinas (Buzzers);
- Ventiladores;
- Lâmpadas;
- Motores;
- Válvulas solenóides.
Sinais analógicos
Os sinais analógicos são sinais elétricos que permitem uma faixa de variação entre o nível baixo e o alto (fundo de escala), como por exemplo, a temperatura de um forno ou o volume de líquido dentro de um tanque.
Existem dois tipos principais de sinais analógicos:
- Tensão (0 à +10Vcc, -10 à 0Vcc ou -10 à +10Vcc);
- Corrente (0 à 20mA ou 4 à 20mA).
Também é importante na hora de escolher um módulo analógico, o tempo de atualização da amostragem (módulo de entrada) ou da saída (módulo de saída), a resolução do conversor analógicos/digital (Conversor A/D) interno do módulo (geralmente são de 8, 10, 12 ou 16 bits) e a impedância de saída no caso do módulo de saída.
Sinais especiais
Além dos tradicionais sinais discretos e dos analógicos, existem ainda sinais que necessitam de circuitos dedicados para aquela aplicação, como por exemplo: termopares, Pt-100, comunicação serial, contagem rápida, etc.
Neste caso, existe uma infinidade de módulos para funções especiais presentes no mercado, porém podemos destacar estes como os mais utilizados:
- Sinal de detecção de temperatura por resistência (Resistance Temperature Detector ou RTD), este tipo de sinal é utilizado por sensores de temperatura, o Pt-100, por exemplo;
- Termopares, que são sensores de temperatura que utilizam dois tipos diferentes de metais unidos para efetuar a leitura de acordo com a mudança da força eletromotriz gerada para cada temperatura ao qual são submetidos, como por exemplo, o tipo J e o K;
- Contagem rápida, que são módulos utilizados para efetuar a leitura de sinais chaveados (pulsos) em alta frequência (geralmente acima de 100Hz);
- Comunicação, que são módulos construídos para trabalhar com equipamentos que necessitam de um protocolo especifico, para se comunicar, como por exemplo, um módulo de comunicação serial (RS-232).
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